CN218900871U - 一种现场回收的c4f7n/co2混合物级联精馏提纯装置 - Google Patents

一种现场回收的c4f7n/co2混合物级联精馏提纯装置 Download PDF

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Abstract

一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，属于C4F7N/CO2混合气体处理技术领域，解决如何提纯现场回收的C4F7N/CO2混合液体物的问题，前级精馏提纯装置的输入端与装载有现场回收的C4F7N/CO2混合物的装置的输出端密封连接，前级精馏提纯装置的第一输出端与尾气收集装置密封连接，前级精馏提纯装置的第二输出端与后级精馏提纯装置的输入端密封连接，后级精馏提纯装置的第一输出端与循环回充管路的输入端密封连接，循环回充管路的输出端密封连接到前级精馏提纯装置的输入端，后级精馏提纯装置的第二输出端与回收管路的输入端密封连接；制冷管路分别与前级精馏提纯装置和后级精馏提纯装置密封连接；用于将现场初步分离回收的C4F7N/CO2混合物进一步集中提纯。

Description

一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置
技术领域
本实用新型属于C4F7N/CO2混合气体处理技术领域，涉及一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置。
背景技术
六氟化硫气体(SF6)具有优良的绝缘灭弧性能，SF6电气设备已成为城市供电和超特高压输变电设备的核心装备，但其具有很强的温室效应，在国际上已被禁排和限用。全氟异丁腈(C4F7N)是目前已知最具应用前景的SF6气体替代介质，已经在电网推广应用。C4F7N气体液化温度较高，在电气设备中采用C4F7N/CO2混合气体，使用后应回收处理。随着C4F7N的大规模推广应用，C4F7N气体的回收处理越来越重要。
C4F7N/CO2混合气体从设备中回收时，由于C4F7N气体分离提纯工艺复杂，且耗时长，很难现场完成。一般现场将C4F7N和CO2进行初步分离分别灌装后，将其运回实验室进行深度提纯。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于如何提纯现场回收的C4F7N/CO2混合物。
本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，包括：前级精馏提纯装置、后级精馏提纯装置、制冷管路、循环回充管路、回收管路；所述的前级精馏提纯装置的输入端与装载有现场回收的C4F7N/CO2混合物的装置的输出端密封连接，前级精馏提纯装置的第一输出端与尾气收集装置密封连接，前级精馏提纯装置的第二输出端与后级精馏提纯装置的输入端密封连接，后级精馏提纯装置的第一输出端与循环回充管路的输入端密封连接，循环回充管路的输出端密封连接到所述的前级精馏提纯装置的输入端，后级精馏提纯装置的第二输出端与回收管路的输入端密封连接；所述的制冷管路分别与前级精馏提纯装置和后级精馏提纯装置密封连接。
本实用新型的装置通过前级精馏提纯装置和后级精馏提纯装置对C4F7N/CO2混合物进行两级精馏提纯，用于将现场初步分离回收的C4F7N/CO2混合物进一步提纯，装置的结构简单，适用于大量的C4F7N/CO2混合物的集中连续的分离提纯；前级精馏提纯装置和后级精馏提纯装置共用一套制冷管路，前级精馏提纯装置工作时将制冷管路切换到前级，后级精馏提纯装置工作时将制冷管路切换到后级，节约了一套制冷管路，装置的成本更低；设置了循环回充管路，将后级精馏提纯装置的尾气回充到前级精馏提纯装置，通过两级精馏，可将C4F7N浓度提高到99％，避免了污染环境。
进一步地，所述的前级精馏提纯装置包括：第一精馏塔(JLT1)、第一暂储罐(ZCG1)、第一手动阀(ST1)、第二手动阀(ST2)、第五电磁阀(D5)；所述的第一手动阀(ST1)的一端与装载有现场回收的C4F7N/CO2混合物的装置的输出端密封连接，第一手动阀(ST1)的另一端与第一精馏塔(JLT1)的底部密封连接，所述的第一精馏塔(JLT1)的底部与第一暂储罐(ZCG1)的顶部密封连接，所述的第一精馏塔(JLT1)的顶部与第五电磁阀(D5)的一端密封连接，第五电磁阀(D5)的另一端与尾气收集装置密封连接，所述的第二手动阀(ST2)的一端密封设置在第一暂储罐(ZCG1)的底部，第二手动阀(ST2)的另一端与所述的后级精馏提纯装置的输入端密封连接。
进一步地，所述的第一暂储罐(ZCG1)包括：第一搅拌器(JBQ1)、第一压力传感器(P1)、第一温度传感器(T1)、加热棒(JRB)；所述的第一压力传感器(P1)密封设置在第一暂储罐(ZCG1)的顶部，所述的第一温度传感器(T1)密封设置在第一暂储罐(ZCG1)的右端，所述的加热棒(JRB)设置在第一暂储罐(ZCG1)的内部，所述的第一搅拌器(JBQ1)设置在第一暂储罐(ZCG1)的内部。
进一步地，所述的后级精馏提纯装置包括：第二精馏塔(JLT2)、第二暂储罐(ZCG2)、第三手动阀(ST3)、第四手动阀(ST4)、第三电磁阀(D3)；所述的第三手动阀(ST3)的一端与第二手动阀(ST2)密封连接，第三手动阀(ST3)的另一端与第二精馏塔(JLT2)的底部密封连接，第二精馏塔(JLT2)的底部与第二暂储罐(ZCG2)的顶部密封连接，所述的第三电磁阀(D3)的一端与第二精馏塔(JLT2)的顶部密封连接，第三电磁阀(D3)的另一端与循环回充管路的输入端密封连接，所述的第四手动阀(ST4)的一端与第二暂储罐(ZCG2)的底部密封连接，第四手动阀(ST4)的另一端与所述的回收管路的输入端密封连接，
进一步地，所述的第二暂储罐(ZCG2)包括：第二温度传感器(T2)、第二压力传感器(P2)、第二搅拌器(JBQ2)；所述的第二压力传感器(P2)密封设置在第二暂储罐(ZCG2)的顶部，所述的第二温度传感器(T2)密封设置在第二暂储罐(ZCG2)的右端，所述的第二搅拌器(JBQ2)设置在第二暂储罐(ZCG2)的内部。
进一步地，所述的制冷管路包括：制冷机(ZLJ)、第一电磁阀(D1)、第二电磁阀(D2)；所述的制冷机(ZLJ)的输入端分别与第一精馏塔(JLT1)、第二精馏塔(JLT2)密封连接，制冷机(ZLJ)的输出端分别与第一电磁阀(D1)、第二电磁阀(D2)的一端密封连接，所述的第一电磁阀(D1)的另一端与第一精馏塔(JLT1)密封连接，所述的第二电磁阀(D2)的另一端与第二精馏塔(JLT2)密封连接。
进一步地，所述的循环回充管路包括：第一压缩机(M1)、过滤器(GLQ)、第六电磁阀(D6)、第三压力传感器(P3)；所述的第六电磁阀(D6)的一端与第三电磁阀(D3)密封连接，第六电磁阀(D6)的另一端与过滤器(GLQ)的输入端密封连接，过滤器(GLQ)的输出端与第一压缩机(M1)的输入端密封连接，第一压缩机(M1)的输出端密封连接在第一手动阀(ST1)与装载有现场回收的C4F7N/CO2混合物的装置的输出端之间；所述的第三压力传感器(P3)密封设置在过滤器(GLQ)的顶部。
进一步地，所述的回收管路包括：第二压缩机(M2)、第四电磁阀(D4)；所述的第四电磁阀(D4)的一端与第四手动阀(ST4)密封连接，所述的第四电磁阀(D4)的另一端与第二压缩机(M2)的输入端密封连接、第二压缩机(M2)的输出端做为级联精馏提纯装置的输出端口。
进一步地，所述的装载有现场回收的C4F7N/CO2混合物的装置采用钢瓶。
本实用新型的优点在于：
(1)本实用新型的装置通过前级精馏提纯装置和后级精馏提纯装置对C4F7N/CO2混合物进行两级精馏提纯，用于将现场初步分离回收的C4F7N/CO2混合物进一步提纯，装置的结构简单，适用于大量的C4F7N/CO2混合物的集中连续的分离提纯。
(2)本实用新型的装置前级精馏提纯装置和后级精馏提纯装置共用一套制冷管路，前级精馏提纯装置工作时将制冷管路切换到前级，后级精馏提纯装置工作时将制冷管路切换到后级，节约了一套制冷管路，装置的成本更低。
(3)本实用新型的装置设置了循环回充管路，将后级精馏提纯装置的尾气回充到前级精馏提纯装置，避免了污染环境。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
下面结合说明书附图以及具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述：
实施例一
如图1所示，一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，包括：钢瓶(GP)、第一手动阀(ST1)、第二手动阀(ST2)、第三手动阀(ST3)、第四手动阀(ST4)、第一电磁阀(D1)、第二电磁阀(D2)、第三电磁阀(D3)、第四电磁阀(D4)、第五电磁阀(D5)、第六电磁阀(D6)、第一精馏塔(JLT1)、第二精馏塔(JLT2)、制冷机(ZLJ)、第一压力传感器(P1)、第二压力传感器(P2)、第三压力传感器(P3)、第一温度传感器(T1)、第二温度传感器(T2)、加热棒(JRB)、第一搅拌器(JBQ1)、第二搅拌器(JBQ2)、第一压缩机(M1)、第二压缩机(M2)、第一暂储罐(ZCG1)、第二暂储罐(ZCG2)、过滤器(GLQ)。
所述的第一手动阀(ST1)的一端与钢瓶(GP)的出口通过管道密封连接，第一手动阀(ST1)的另一端与第一精馏塔(JLT1)的底部通过管道密封连接，所述的第一精馏塔(JLT1)的底部与第一暂储罐(ZCG1)的顶部密封连接，所述的第一精馏塔(JLT1)的顶部与第五电磁阀(D5)的一端通过管道密封连接，第五电磁阀(D5)的另一端与尾气收集装置密封连接；所述的第一压力传感器(P1)密封设置在第一暂储罐(ZCG1)的顶部，所述的第一温度传感器(T1)密封设置在第一暂储罐(ZCG1)的右端，所述的加热棒(JRB)设置在第一暂储罐(ZCG1)的内部，所述的第一搅拌器(JBQ1)设置在第一暂储罐(ZCG1)的内部。
所述的第二手动阀(ST2)的一端与第一暂储罐(ZCG1)的底部通过管道密封连接、第二手动阀(ST2)的另一端与第三手动阀(ST3)的一端通过管道密封连接、第三手动阀(ST3)的另一端与第二精馏塔(JLT2)的底部通过管道密封连接，第二精馏塔(JLT2)的底部与第二暂储罐(ZCG2)的顶部密封连接，所述的第二压力传感器(P2)密封设置在第二暂储罐(ZCG2)的顶部，所述的第二温度传感器(T2)密封设置在第二暂储罐(ZCG2)的右端，所述的第二搅拌器(JBQ2)设置在第二暂储罐(ZCG2)的内部，所述的第四手动阀(ST4)的一端与第二暂储罐(ZCG2)的底部通过管道密封连接、第四手动阀(ST4)的另一端与第四电磁阀(D4)的一端通过管道密封连接、第四电磁阀(D4)的另一端与第二压缩机(M2)的输入端通过管道密封连接、第二压缩机(M2)的输出端做为装置的输出端口；所述的第二精馏塔(JLT2)的顶部与第三电磁阀(D3)的一端通过管道密封连接，第三电磁阀(D3)的另一端与第六电磁阀(D6)的一端通过管道密封连接，第六电磁阀(D6)的另一端与过滤器(GLQ)的输入端通过管道密封连接，过滤器(GLQ)的输出端与第一压缩机(M1)的输入端通过管道密封连接，第一压缩机(M1)的输出端通过管道密封连接在钢瓶(GP)的出口与第一手动阀(ST1)之间的管道上；所述的第三压力传感器(P3)密封设置在过滤器(GLQ)的顶部。
所述的制冷机(ZLJ)的输入端分别通过管道与第一精馏塔(JLT1)、第二精馏塔(JLT2)密封连接，制冷机(ZLJ)的输出端通过管道分别与第一电磁阀(D1)、第二电磁阀(D2)的一端密封连接，所述的第一电磁阀(D1)的另一端通过管道与第一精馏塔(JLT1)密封连接，所述的第二电磁阀(D2)的另一端通过管道与第二精馏塔(JLT2)密封连接。
装置的工作流程：
1、前级精馏提纯
钢瓶(GP)中存储的现场回收的C4F7N/CO2混合物压力达到1.1Mpa以上，通过专用管路将钢瓶(GP)与前级精馏提纯装置相连接，打开第一手动阀(ST1)和钢瓶(GP)阀门，C4F7N/CO2混合物流入到第一暂储罐(ZCG1)中，溶解在C4F7N混合物中的CO2由于压力骤降会从液体中解析出来，启动第一暂储罐(ZCG1)的内部的加热棒(JRB)和第一搅拌器(JBQ1)，温度维持在20℃，使得溶解在液体中的CO2充分解析，同时也有部分C4F7N液体汽化成气态，气态的C4F7N/CO2混合气体上升到第一精馏塔(JLT1)顶部，第一精馏塔(JLT1)通过制冷机(ZLJ)将温度维持在-5℃，第一精馏塔(JLT1)顶部的C4F7N/CO2混合气体中的C4F7N冷凝为液体，回流到第一暂储罐(ZCG1)中，CO2气体通过第五电磁阀(D5)进入到尾气回收装置进行回收，随着C4F7N和CO2不断发生气液两相转变，第一暂储罐(ZCG1)中的液态C4F7N浓度逐渐升高。
2、后级精馏提纯
通过抽真空装置对第二暂储罐(ZCG2)进行抽真空，使第二暂储罐(ZCG2)的真空度达到10Pa以下，观察第一暂储罐(ZCG1)中的液位界面，当第一暂储罐(ZCG1)中液态C4F7N的液面上升到一定高度时，打开第二手动阀(ST2)和第三手动阀(ST3)，第一暂储罐(ZCG1)中的C4F7N液体进入第二暂储罐(ZCG2)中，进入第二暂储罐(ZCG2)的液体还溶解微量的CO2气体，由于0℃下C4F7N的饱和蒸汽压为0.12MPa，第二暂储罐(ZCG2)中的温度维持在0℃，压力保持在0.12MPa，使第二暂储罐(ZCG2)中的C4F7N处于液体状态，同时，第二精馏塔(JLT2)通过制冷机(ZLJ)将温度维持在-5℃，尽量减少液态C4F7N汽化；启动第二暂储罐(ZCG2)内的第二搅拌器(JBQ2)，让液体中溶解的CO2气体解析出来，随着CO2气体的解析，第二暂储罐(ZCG2)中的液态C4F7N浓度进一步升高。
3、循环回充
随着CO2气体的解析，第二暂储罐(ZCG2)中的压力会逐渐升高，当第二暂储罐(ZCG2)中压力升到0.3MPa时，打开第三电磁阀(D3)、第六电磁阀(D6)进行排气，排出的气体经过过滤器(GLQ)滤除其中的水分后，再由第一压缩机(M1)压缩到第一暂储罐(ZCG1)中进行循环。
4、回收
在0℃条件下，当第二暂储罐(ZCG2)中的压力维持在0.12MPa压力下，打开第四手动阀(ST4)、第四电磁阀(D4)，开启第二压缩机(M2)将第二暂储罐(ZCG2)中的C4F7N液体罐充到外置容器中，即可制得纯度满足要求的C4F7N。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，其特征在于，包括：前级精馏提纯装置、后级精馏提纯装置、制冷管路、循环回充管路、回收管路；所述的前级精馏提纯装置的输入端与装载有现场回收的C4F7N/CO2混合物的装置的输出端密封连接，前级精馏提纯装置的第一输出端与尾气收集装置密封连接，前级精馏提纯装置的第二输出端与后级精馏提纯装置的输入端密封连接，后级精馏提纯装置的第一输出端与循环回充管路的输入端密封连接，循环回充管路的输出端密封连接到所述的前级精馏提纯装置的输入端，后级精馏提纯装置的第二输出端与回收管路的输入端密封连接；所述的制冷管路分别与前级精馏提纯装置和后级精馏提纯装置密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，其特征在于，所述的前级精馏提纯装置包括：第一精馏塔(JLT1)、第一暂储罐(ZCG1)、第一手动阀(ST1)、第二手动阀(ST2)、第五电磁阀(D5)；所述的第一手动阀(ST1)的一端与装载有现场回收的C4F7N/CO2混合物的装置的输出端密封连接，第一手动阀(ST1)的另一端与第一精馏塔(JLT1)的底部密封连接，所述的第一精馏塔(JLT1)的底部与第一暂储罐(ZCG1)的顶部密封连接，所述的第一精馏塔(JLT1)的顶部与第五电磁阀(D5)的一端密封连接，第五电磁阀(D5)的另一端与尾气收集装置密封连接，所述的第二手动阀(ST2)的一端密封设置在第一暂储罐(ZCG1)的底部，第二手动阀(ST2)的另一端与所述的后级精馏提纯装置的输入端密封连接。
3.根据权利要求2所述的一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，其特征在于，所述的第一暂储罐(ZCG1)包括：第一搅拌器(JBQ1)、第一压力传感器(P1)、第一温度传感器(T1)、加热棒(JRB)；所述的第一压力传感器(P1)密封设置在第一暂储罐(ZCG1)的顶部，所述的第一温度传感器(T1)密封设置在第一暂储罐(ZCG1)的右端，所述的加热棒(JRB)设置在第一暂储罐(ZCG1)的内部，所述的第一搅拌器(JBQ1)设置在第一暂储罐(ZCG1)的内部。
4.根据权利要求2所述的一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，其特征在于，所述的后级精馏提纯装置包括：第二精馏塔(JLT2)、第二暂储罐(ZCG2)、第三手动阀(ST3)、第四手动阀(ST4)、第三电磁阀(D3)；所述的第三手动阀(ST3)的一端与第二手动阀(ST2)密封连接，第三手动阀(ST3)的另一端与第二精馏塔(JLT2)的底部密封连接，第二精馏塔(JLT2)的底部与第二暂储罐(ZCG2)的顶部密封连接，所述的第三电磁阀(D3)的一端与第二精馏塔(JLT2)的顶部密封连接，第三电磁阀(D3)的另一端与循环回充管路的输入端密封连接，所述的第四手动阀(ST4)的一端与第二暂储罐(ZCG2)的底部密封连接，第四手动阀(ST4)的另一端与所述的回收管路的输入端密封连接。
5.根据权利要求4所述的一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，其特征在于，所述的第二暂储罐(ZCG2)包括：第二温度传感器(T2)、第二压力传感器(P2)、第二搅拌器(JBQ2)；所述的第二压力传感器(P2)密封设置在第二暂储罐(ZCG2)的顶部，所述的第二温度传感器(T2)密封设置在第二暂储罐(ZCG2)的右端，所述的第二搅拌器(JBQ2)设置在第二暂储罐(ZCG2)的内部。
6.根据权利要求2所述的一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，其特征在于，所述的制冷管路包括：制冷机(ZLJ)、第一电磁阀(D1)、第二电磁阀(D2)；所述的制冷机(ZLJ)的输入端分别与第一精馏塔(JLT1)、第二精馏塔(JLT2)密封连接，制冷机(ZLJ)的输出端分别与第一电磁阀(D1)、第二电磁阀(D2)的一端密封连接，所述的第一电磁阀(D1)的另一端与第一精馏塔(JLT1)密封连接，所述的第二电磁阀(D2)的另一端与第二精馏塔(JLT2)密封连接。
7.根据权利要求4所述的一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，其特征在于，所述的循环回充管路包括：第一压缩机(M1)、过滤器(GLQ)、第六电磁阀(D6)、第三压力传感器(P3)；所述的第六电磁阀(D6)的一端与第三电磁阀(D3)密封连接，第六电磁阀(D6)的另一端与过滤器(GLQ)的输入端密封连接，过滤器(GLQ)的输出端与第一压缩机(M1)的输入端密封连接，第一压缩机(M1)的输出端密封连接在第一手动阀(ST1)与装载有现场回收的C4F7N/CO2混合物的装置的输出端之间；所述的第三压力传感器(P3)密封设置在过滤器(GLQ)的顶部。
8.根据权利要求4所述的一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，其特征在于，所述的回收管路包括：第二压缩机(M2)、第四电磁阀(D4)；所述的第四电磁阀(D4)的一端与第四手动阀(ST4)密封连接，所述的第四电磁阀(D4)的另一端与第二压缩机(M2)的输入端密封连接、第二压缩机(M2)的输出端做为级联精馏提纯装置的输出端口。
9.根据权利要求1所述的一种现场回收的C4F7N/CO2混合物级联精馏提纯装置，其特征在于，所述的装载有现场回收的C4F7N/CO2混合物的装置采用钢瓶。
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